Номер 10, страница 75 - гдз по химии 9 класс сборник контрольных и самостоятельных работ Сеген, Алексеева

Решение

Задача требует определить реагенты, необходимые для осуществления последовательных химических превращений цинка:

$Zn \rightarrow ZnO \rightarrow ZnSO_4 \rightarrow Zn(NO_3)_2$

Рассмотрим каждое превращение по отдельности:

1. Превращение $Zn \rightarrow ZnO$

Для превращения металлического цинка (Zn) в оксид цинка (ZnO) требуется реакция окисления. Цинк является металлом, который реагирует с кислородом при нагревании, образуя соответствующий оксид.

Химическое уравнение реакции:

$2Zn + O_2 \rightarrow 2ZnO$

Таким образом, первым необходимым реагентом является кислород ($O_2$).

2. Превращение $ZnO \rightarrow ZnSO_4$

Оксид цинка (ZnO) является амфотерным оксидом, что означает его способность реагировать как с кислотами, так и с основаниями. Для получения сульфата цинка ($ZnSO_4$) из оксида цинка необходимо использовать серную кислоту ($H_2SO_4$), так как она является сильной кислотой и в результате реакции образуется соль и вода.

Химическое уравнение реакции:

$ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$

Следовательно, вторым необходимым реагентом является серная кислота ($H_2SO_4$).

3. Превращение $ZnSO_4 \rightarrow Zn(NO_3)_2$

Для превращения сульфата цинка ($ZnSO_4$) в нитрат цинка ($Zn(NO_3)_2$) необходимо провести реакцию ионного обмена (реакцию двойного обмена). Такая реакция протекает до конца, если одним из продуктов является нерастворимое вещество (осадок), газ или вода. Для получения нитрата цинка из сульфата цинка нам нужен растворимый нитрат, который при взаимодействии с ионами $SO_4^{2-}$ образует нерастворимое соединение. Из предложенных вариантов, нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$) подходит, так как сульфат бария ($BaSO_4$) является нерастворимым соединением и выпадает в осадок.

Химическое уравнение реакции:

$ZnSO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + BaSO_4 \downarrow$

Таким образом, третьим необходимым реагентом является нитрат бария ($Ba(NO_3)_2$).

Основываясь на проведенном анализе, последовательность реагентов для осуществления данных превращений должна быть $O_2$, $H_2SO_4$, $Ba(NO_3)_2$.

Рассмотрим предложенные варианты:

• а) $O_2, HNO_3, H_2SO_4$ - Не подходит, так как $HNO_3$ не используется для превращения $ZnSO_4 \rightarrow Zn(NO_3)_2$ в данном контексте.
• б) $Cl_2, O_2, HNO_3$ - Не подходит, так как $Cl_2$ не используется для первого превращения $Zn \rightarrow ZnO$.
• в) $O_2, H_2SO_4, Ba(NO_3)_2$ - Подходит, так как все три реагента соответствуют необходимым превращениям.
• г) $O_2, H_2SO_4, HNO_3$ - Не подходит, так как $HNO_3$ не используется для превращения $ZnSO_4 \rightarrow Zn(NO_3)_2$ путем образования осадка.

Ответ: в) $O_2, H_2SO_4, Ba(NO_3)_2$